煤矿冲击地压防治.ppt

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1、煤矿冲击地压防治煤矿冲击地压防治2020.32020.32 一一、什么是冲击地压、什么是冲击地压 煤矿在开采过程中，在高应力状态下，积聚着大量能量的煤岩体，在特定条件下突然发生破坏，而使能量突然释放。冲击地压现象是一种以急剧、猛烈破急剧、猛烈破坏为特征的矿山压力动力现象。坏为特征的矿山压力动力现象。冲击地压常伴有很大的声响，岩体震动和冲击波，在一定的范围内可以感到地震，有时向采空空间抛出大量的碎煤或岩块，形成很多煤尘，有时还释放出大量的瓦斯，常导致巷道遭到破坏，设备移动和空间被堵塞。5二二、冲击地压的危害、冲击地压的危害1、严重损坏巷道，瞬间使巷道断面收缩变小，损坏支架，严重时使巷道顶底板合拢

2、；2、损坏设备，在冲击地压发生瞬间，使设备颠覆移位、损坏变形；3、摧毁通风设施，强大的冲击波会摧毁风门和掘进工作面的风筒；4、造成人员伤亡，人员大部分受撞击、冲击波和埋没伤害。5、可能引发瓦斯次生事故。2005年2月14日，阜新瓦斯爆炸事故是由于冲击地压造成瞬间瓦斯大量涌出引发的。五龙矿冲击地压事故案例五龙矿冲击地压事故案例 2013年1月12日22时30分，阜矿集团五龙矿与兴阜矿之间发生2.0级地震，两矿之间发生冲击地压事故。事故发生后，五龙矿中央变电室值班人员立即切断了井下除局部扇风机专用电以外的所有电源，22时31分，工作面瓦斯监测系统发出警报。救护队于22时55分接报后，迅速赶到事故现

3、场，37min后到达事故地点展开侦查。经探查，当时井下回风瓦斯浓度13%，风量528 m3/min，工作面瓦斯浓度98%，绝对瓦斯涌出量68.6m3/min，事故发生时正在工作面作业的8名矿工已窒息死亡。10时30分瓦斯浓度降到正常值(1%以下)。指挥部针对这一情况，为保证救护人员安全，防止次生事故的发生，制定了恢复通风、排放瓦斯和深入搜寻的方案。经过全力施救，13日3时30分，恢复局部通风机供风排放瓦斯，7时25分，将8名遇难者全部搬运出井，10时30分瓦斯浓度降到正常值(1%以下)。五龙矿冲击地压事故应急预案规定，冲击地压发生后第一时间切断除局部扇风机以外的所有电源，中央变电室值班人员感到

4、地震后，立即按照预案要求，采取了断电措施，有效避免了火花的产生，未引发瓦斯爆炸或燃烧。因此，冲击地压事故发生后，应第一时间切断矿井电源，防止次生灾害的发生。冲击地压事故发生在一瞬之间，现场人员就地及时作出反应并采取正确的自救措施非常重要，这也是此次救援成功的经验。事故发生时，处于灾区事故发生时，处于灾区的人员就地迅速趴下的人员就地迅速趴下，避免冲击和被弹起的物件击伤，或自身被弹起造成撞击受伤，降低了冲击波伤害。如果人员盲目奔跑逃生的话于事无补，盲目奔跑逃生的话于事无补，反而容易摔伤碰伤。同时，灾区的人员立即佩戴随身携带的自救器或找到最近的压风自救装置进行自救，自救成功后，再积极开展互救。冲击地

5、压发生瞬间，由于恐惧心理，一般难以按照上述简单要求完成动作。因此，需要通过加通过加强职工安全培训和开展冲击地压应急演练强职工安全培训和开展冲击地压应急演练，强化自救意识，掌握正确方法，提高生还率。发生冲击地压后，人员受伤的主要部位是脑部，其次是胸部的机械损坏，包括肋骨折断等，而内部器官的损坏主要是肺、心、胃等，再次是上下肢的折断。扁鹊三兄弟的故事扁鹊三兄弟的故事 扁鹊与蔡桓公的故事扁鹊与蔡桓公的故事山东能源淄博矿业集团有限责任公司山东能源淄博矿业集团有限责任公司SHANDONG ENERGY ZIBO MINING GROUP CO.,LTDSHANDONG ENERGY ZIBO MININ

6、G GROUP CO.,LTD安全技术培训中心安全技术培训中心 1.扁鹊治疗已病 2.扁鹊二哥治欲病 3.扁鹊大哥治疗未病上工治未病中工治欲病下工治已病15三、冲击地压的特点三、冲击地压的特点1 1.突发性突发性 没有明显的宏观前兆，难于事先准确确定发生的时间地点和强度。2 2.瞬时震动性瞬时震动性 发生过程短暂，象放炮一样，有声响和强烈的震动，震动波及范围可达几公里，至几十公里，地面有地震感觉。3 3.巨大破坏性巨大破坏性 有时顶板瞬间明显下沉，有时底板突然开裂鼓起甚至接顶，造成设备损坏和人身伤害。4 4.复杂性复杂性 发生原因复杂、防治措施复杂。顶板型冲击地压断层型冲击地压煤柱型冲击地压褶

7、曲型冲击地压17 统计分析表明：统计分析表明：冲击主要发生在巷道冲击主要发生在巷道（91%91%）；而且）；而且主要发主要发生在采煤和掘进工序中生在采煤和掘进工序中（分别为分别为322322次和次和8686次次，86%86%）。）。1819 冲击破坏长度主要在90m范围以内。20 冲击地压系由于积聚的弹性变形能于脆性破坏瞬间骤然释放而形成的动力现象，首先取决于煤岩本身的特性。三类指标可判别煤岩积蓄能量和产生冲击破坏的能力。1、按煤岩的动态破坏时间:50ms(强)50500ms(中等)500ms(弱)21 2、按弹性变形能指数：指煤岩样在破坏前的受力过程中所储存的弹性变形能与消耗能量的比值。指数

8、指数5(5(强强)2)2-5-5（弱）（弱）2 1.5233。应力在线监测法压力传感器(二)微震(矿震)监测法631 1、合理的开拓布置和开采方式、合理的开拓布置和开采方式 合理的开拓布置和开采方式应避免应力集中和叠加，是防治冲击地压的根本性措施；多数冲击地压是由于开采技术不合理而造成的；不正确的开拓开采方式一经形成就难于改变，临到煤层开采时，只能采取局部措施，而且耗费很大，效果有限。九、冲击地压的防治措施九、冲击地压的防治措施-防范措施防范措施64开采煤层群时，开拓布置应有利于解放层开采，首先开采无冲击危险或冲击危险小的煤层作为解放层。且优先开采上解放层。划分采区时，应保证合理的开采顺序，最

9、大限度地避免形成煤柱等应力集中区。采区或盘区的采面应朝一个方向推进，避免相向开采，以免应力叠加。在地质构造等特殊部位，应采取能避免或减缓应力集中和叠加的开采程序，在向斜和背斜构造区，应从轴部开始回采，在构造盆地应从盆底开始回采；在有断层和采空区的条件下应采用从断层或采空区开始回采的开采程序。65有冲击危险煤层的开拓或准备巷道、永久硐室、主要上下山、主要溜煤巷和回风巷应布置在底板岩层或无冲击危险煤层中，以利于维护和减小冲击危险。开采有冲击危险的煤层，应采用不留煤柱垮落法管理顶板应采用不留煤柱垮落法管理顶板的长壁开采法。的长壁开采法。顶板管理采用全部垮落法，工作面支架采用具有整体性和防护能力的可缩

10、性支架可缩性支架。662、合理开采解放层一个煤层(或分层)先采，能使临近煤层得到一定时间的卸载；先采的解放层必须根据煤层赋存条件选择无冲击倾向或弱冲击倾向的煤层；实施时必须保证开采的时间和空间有效性（全垮3年，全充2年）；不得在采空区内留煤柱，以使每一个先采煤层的卸载作用能依次地使后采煤层得到最大限度“解放”。九、冲击地压的防治措施九、冲击地压的防治措施-防范措施防范措施(a)(a)开采上保护层开采上保护层 (b)(b)开采下保护层开采下保护层 (c)(c)开采上、下保护层开采上、下保护层保护层开采方案保护层开采方案681 1 1 1、卸压钻孔、卸压钻孔、卸压钻孔、卸压钻孔九、冲击地压的防治措

11、施九、冲击地压的防治措施-治理措施治理措施 采用煤体钻孔可以释放煤体中聚集的弹性能，消除应力升高区。采用煤体钻孔可以释放煤体中聚集的弹性能，消除应力升高区。在钻孔周围形成一定在钻孔周围形成一定的破碎区卸压，通过煤的破碎区卸压，通过煤层卸压，释放能量，清层卸压，释放能量，清除冲击危险。除冲击危险。大直径钻孔大直径钻孔95mm95mm、145mm145mm、200mm200mm 深度为煤层厚度深度为煤层厚度3 3倍，孔间距倍，孔间距0.50.51 1。钻孔泄压法；钻孔泄压法；钻钻孔孔卸卸压压定义定义实质实质利用钻孔方法削除或减缓冲击地压危险利用钻孔方法削除或减缓冲击地压危险施工时的钻孔冲击现象施工

12、时的钻孔冲击现象高应力条件下的弹性能破坏钻孔周围煤体使煤层卸压、高应力条件下的弹性能破坏钻孔周围煤体使煤层卸压、释放能量，减缓冲击危险释放能量，减缓冲击危险依据依据钻孔的卸压作用钻孔的卸压作用a a巷道内布置方式；巷道内布置方式；b b采煤工作面布置方式采煤工作面布置方式1 1钻孔；钻孔；2 2巷道；巷道；3 3工作面工作面卸压钻孔布置方式卸压钻孔布置方式722 2 2 2.爆破卸压爆破卸压爆破卸压爆破卸压九、冲击地压的防治措施九、冲击地压的防治措施-治理措施治理措施卸压炮大药卷卸压炮大药卷 在危险区段打在危险区段打1020m1020m深的孔，孔间距深的孔，孔间距5m5m，每孔装药量，每孔装药

13、量5.4Kg5.4Kg，一次起爆，一次起爆3 34 4个孔。爆破使煤体内部产生大量裂隙，个孔。爆破使煤体内部产生大量裂隙，强度降低，弹性能减少，解除了冲击地压生成的条件。通过强度降低，弹性能减少，解除了冲击地压生成的条件。通过测试观察卸压爆破后，测试观察卸压爆破后，“小煤炮小煤炮”增加，对巷道没有破坏。增加，对巷道没有破坏。而破坏性煤炮没有发生。而破坏性煤炮没有发生。20092009年采取卸压炮措施成功诱发了年采取卸压炮措施成功诱发了6 6次冲击地压。次冲击地压。（1）煤层内卸压爆破 卸压爆破属于内部爆破主要作用：使煤层产生大量裂隙爆破方法爆破方法有冲击地压危险的局部区域有冲击地压危险的局部区

14、域减缓其应力集中程度减缓其应力集中程度 爆破后冲击波破坏煤体爆破后冲击波破坏煤体产生径向拉破裂产生径向拉破裂裂隙的存在裂隙的存在爆生气体形成切向拉应力爆生气体形成切向拉应力 冲击地压发生条件被破坏冲击地压发生条件被破坏弹性能减少弹性能减少（1）煤层内卸压爆破 卸压爆破的实施步骤 若 煤粉量指标 冲击危险值否则，应实施二次卸载的效果爆破。检测煤体的应力情况实施卸载爆破检测爆破卸载效果（煤粉钻孔法）（煤粉钻孔法）（冲击危险区域）（冲击危险区域）（卸载爆破后）（卸载爆破后）达到卸载效果（2）诱发爆破 概念概念 多用于煤柱回收时，并与钻屑法检测孔配合 一般采用深孔爆破法，使高应力带移向煤体深部有冲击危

15、险的区域有冲击危险的区域人为地诱发冲击地压人为地诱发冲击地压在一定的时间和地点发生在一定的时间和地点发生避免更大损害避免更大损害77九、冲击地压的防治措施九、冲击地压的防治措施-治理措施治理措施3 3、煤层注水、煤层注水 大量的研究表明，煤系地层岩层的单向抗压强度随着其含水量的增加而降低。同样，煤的强度与冲击倾向指数也随着煤的湿度的增加而降低。实践也证明：煤层注水后，工作面支承压力带宽度为1218m，压力峰值减小，应力集中系数明显降低，顶板下沉速度增加，煤体的硬度降低，塑性增加。煤层注水可有效防治和减弱冲击地压的危险性。一些列注水措施后，冲击地压强度明显减弱，冲击频率降低、破坏性冲击大大减少。

16、煤层预注水 预防冲击地压的原理水对煤岩强度、变形特性和冲击倾向性有重要影响水对煤岩强度、变形特性和冲击倾向性有重要影响 注水方式 常用的注水方式包括走向布置、倾向下行布置、倾向上下行布置及综合布置等方式降低降低改变改变 水的物理化学作用煤层的冲击倾向性和应力状态 冲击煤层的物理力学性质从图可知从图可知：曲线多呈曲线多呈 塑一弹性型、塑一弹性型、塑一弹一塑型塑一弹一塑型 突然的突然的 脆性性破坏脆性性破坏 变形曲线呈变形曲线呈 “S S”型型 塑性变形变大、塑性变形变大、脆性减弱脆性减弱 1 1注水前煤样；注水前煤样；2 2干样；干样；3 3注水后煤样注水后煤样煤样应力煤样应力-应变曲线对比应变

17、曲线对比 未注水未注水 破坏前破坏前 注水后注水后冲击危险性降低冲击危险性降低a a沿倾向布置的下行钻孔；沿倾向布置的下行钻孔；b b沿倾向布置的上下行钻孔；沿倾向布置的上下行钻孔；c c沿走向布置的水行钻孔；沿走向布置的水行钻孔；d d特厚煤层综合布孔方式特厚煤层综合布孔方式注水孔布置方式注水孔布置方式图5-24 注水布置方案超高压煤层注水系统图超高压煤层注水系统图打破常规卸压观念，推行超高压致裂煤层注水技术。打破常规卸压观念，推行超高压致裂煤层注水技术。84 十、安全防护措施十、安全防护措施 安全防护措施是综合防治冲击地压技术措施的最后一道屏障。在不能根除冲击地压危险的情况下，为确保井下安

18、全生产，必须研究落实安全防护措施。1 1、改进支护方法、改进支护方法 1）刚性支护改为柔性支护 过去巷道支护采用的梯形木棚、梯形铁棚，都属刚性支护。冲击地压发生后，出现折断、冒顶、堵塞巷道。改为U型钢可缩支架，冲击地压发生后支架连接处滑动收缩，使巷道保持一定的断面，不被摧垮，为人员脱险和恢复生产提供了保证。85 2）被动支护改为主动支护 无论何种棚子都是等劲，主要是对巷道表层的支护。当棚子受压起作用时，顶板已经离层，一经冲击地压即被摧垮，是一种被动的支护方式。采用锚网支护。在掘出断面后及时铺网打锚杆，通过螺母对托盘的预紧力，对煤壁加压，形成一定厚度的煤岩体加固拱，以提高巷壁自身强度来实现主动支

19、护，防止了松动离层，大大提高了支护强度。通过数次冲击地压验证，它对保护巷道及人身安全，进行长距离大工作面开采起到了不可替代的作用。86 3）由帮顶支护改为全断面支护 过去架棚支护无论是梯形还是拱形，都是对巷道帮顶的支护，主要目的是防止冒顶。但进入深部后尤其是冲击地压区，周边都来压，底鼓占巷道收缩率的一半以上。主要就是底板承压力低，并且没有支护。现改用圆形支护，首先把巷道掘成圆形，再打上锚网，给上“O”型棚，使巷道成为一个加固圆筒，受压均匀，大大提高了支护强度。经过冲击地压后观察，巷道收缩率大大降低。87OO型棚支护型棚支护88 4）重型化支护 为了抵御日益严重的冲击地压，保证巷道畅通，在高压力

20、部位如四岔口、三岔口处采用重型钢梁，配以液压单体支柱进行“超强支护”，或采用巷道垛式液压支架支护。所有冲击地压的巷道都实行锚网索“U”型棚复合支护，向重型化发展。再辅以棚间采用铁拉杆和大立柱、门式支架等强化措施，抗冲击能力大大加强。89门式支架门式支架90 5）综放式回采工艺 历年来冲击地压对回采工作面的破坏是最严重的，因为采动使多种应力集中作用于工作面。而综放式采煤法则是通过放顶煤，使顶板压力全部释放，瓦斯压力也随之消失，使回采面成为免压区。老虎台矿历经多次破坏性冲击地压，对回采面没有大的影响，因此这种采煤工艺是冲击地压煤层最佳选择。911 1.合理的开拓布置和开采方式合理的开拓布置和开采方

21、式 合理的开拓布置和开采方式应避免应力集中和叠加，是防治冲击地压的根本性措施；多数冲击地压是由于开采技术不合理而造成的；不正确的开拓开采方式一经形成就难于改变，临到煤层开采时，只能采取局部措施，而且耗费很大，效果有限。冲击地压冲击地压的防治措施的防治措施-防范措施防范措施92开采煤层群时，开拓布置应有利于解放层开采，首先开采无冲击危险或冲击危险小的煤层作为解放层。且优先开采上解放层。划分采区时，应保证合理的开采顺序，最大限度地避免形成煤柱等应力集中区。采区或盘区的采面应朝一个方向推进，避免相向开采，以免应力叠加。93 在地质构造等特殊部位，应采取能避免或减缓应力集中和叠加的开采程序，在向斜和背

22、斜构造区，应从轴部开始回采，在构造盆地应从盆底开始回采；在有断层和采空区的条件下应采用从断层或采空区开始回采的开采程序。有冲击危险煤层的开拓或准备巷道、永久硐室、主要上下山、主要溜煤巷和回风巷应布置在底板岩层或无冲击危险煤层中，以利于维护和减小冲击危险。94 开采有冲击危险的煤层，应采用不留煤柱垮落法管理顶应采用不留煤柱垮落法管理顶板的长壁开采法。板的长壁开采法。顶板管理采用全部垮落法，工作面支架采用具有整体性和防护能力的可缩性支架可缩性支架。952 2、合理开采解放层、合理开采解放层一个煤层(或分层)先采，能使临近煤层得到一定时间的卸载；先采的解放层必须根据煤层赋存条件选择无冲击倾向或弱冲击

23、倾向的煤层；实施时必须保证开采的时间和空间有效性（全垮3年，全充2年）；不得在采空区内留煤柱，以使每一个先采煤层的卸载作用能依次地使后采煤层得到最大限度“解放”。冲击地压冲击地压的防治措施的防治措施-防范措施防范措施96 3 3、冲击地压个体防护措施、冲击地压个体防护措施不得在以下地点逗留：巷道高度不够处；人行道安全间隙不够处；锚杆失锚或其它支护薄弱地点；锚索下方；设备或物料附近；靠近铁质管路处。严禁摘掉安全帽。严格执行煤壁或迎头敲帮问顶制度，防止片帮（片迎头）伤人。严禁多人扎堆休息、逗留。不得长时间在安全间隙不够处工作。同一地点尽可能安排少的人员同时工作。出现迎头或巷道压力明显增大、煤炮明显

24、增强时，立即停止作业，撤出迎头或工作地点。冲击地压冲击地压的防治措施的防治措施-防范措施防范措施97 4 4、冲击地压发生时，紧急处置措施、冲击地压发生时，紧急处置措施冲击地压发生时，切记不要慌张，尽快就近躲避至相对安全处，并注重摸清周围支护状况和人员情况，待冲击地压影响减缓后，利用通讯设备、机电信号及附近钢制管路，视冲击地压严重程度及时进行汇报、联系及求救。冲击地压冲击地压的防治措施的防治措施-防范措施防范措施98 冲击地压冲击地压的防治措施的防治措施-防范措施防范措施 5 5、及时预测预报，撤离人员、及时预测预报，撤离人员 冲击地压对井下工作人员的危害，主要是使人员受外伤，以及被抛出和冒落

25、的煤岩石击伤和埋住，另外还有瓦斯等有害气体的威胁；将肉眼可见的冲击地压危险性特征、冲击前兆，减缓或消除事故的方法及自救措施等有关事项，向井下人员进行培训和详细指导；平时应积极组织冲击地压的预测预报工作，出现危险时应积极组织人员撤离。6 6、强力可缩支护、强力可缩支护 在厚煤层中的巷道要用强力可缩性全封闭型金属支架。采用综采或综放采煤工艺，选用高强度液压支架，全跨法管理采空区。99 两巷超前支护达到200米以上，冲击危险巷道采用强力支护材料加固，如大立柱、移步支架、门式支架等。7 7、特殊措施、特殊措施 在冲击地压危险特别大的情况下，应远距离控制和操 纵采掘机械，实现“无人工作面”的回采和掘进方

26、式。在人员经常作业的地点，对巷道进行软包。为了防止瓦斯积聚，必须规定有快速恢复正常通风条件和向被冒落歼石隔离的地区供给新鲜空气的专门措施（压风自救系统），以及用于个人自救的工具（自救器等）冲击地压冲击地压的防治措施的防治措施-防范措施防范措施100 8 8、其他防护措施其他防护措施 在未能 彻底根治冲击地压之前，为了减少冲击地压造成的损失，消灭死角死面，实现整体 防护与个体防护相结合。根据实践经验，采取一系列安全防护措施。1）分散作业人员，限制作业人数及作业时间。2）及时清理现场闲置设备和杂物，必要设备进行捆绑固定。3）延长掘进爆破躲炮时间和躲炮距离。（300米以上、不低于30分钟）4）作业人

27、员穿戴抗震背心和抗震帽。5）压风自救系统进工作面。6）在冲击地压高危点设立O型棚加海绵垫构成的抗震硐室。7）加强职工对冲击地压知识培训，提高防冲认识和抗灾能力。101 （8）出现迎头或巷道压力明显增大、煤炮明显增强时，立即停止作业，撤出迎头或工作地点。冲击地压发生时，紧急处置措施冲击地压发生时，紧急处置措施 冲击地压发生时，切记不要慌张，尽快就近躲避至相对安全处，并注重摸清周围支护状况和人员情况，待冲击地压影响减缓后，利用通讯设备、机电信号及附近钢制管路，视冲击地压严重程度及时进行汇报、联系及求救。思考一下发生冲击地压如何思考一下发生冲击地压如何进行救援进行救援?1034 4、特殊措施、特殊措

28、施 在冲击地压危险特别大的情况下，应远距离控制和操纵采掘机械，实现“无人工作面”的回采和掘进方式。在人员经常作业的地点，对巷道进行软包。为了防止瓦斯积聚，必须规定有快速恢复正常通风条件和向被冒落歼石隔离的地区供给新鲜空气的专门措施（压风自救系统），以及用于个人自救的工具（自救器等）104压风自救装置压风自救装置105 在冲击地压和突出危险地点，根据预测预报，在某一时间内采用无人的工作制度，甚至临时撤离人员；有条件的尽量采用远距离操纵。必须按暂行规定执行特殊的放炮制度；九、冲击地压的防治措施九、冲击地压的防治措施-防范措施防范措施体会体会体会之一：体会之一：冲击地压是采矿业的难题之一。冲击地压是

29、采矿业的难题之一。其发生原因与发生机理相当复杂，不同的矿井发生特点和发生规律不同，同一矿井不同的开采范围冲击地压发生规律也不完全相同。目前世界范围内对冲击地压发生原因仍没有完全弄清楚。体会之二：体会之二：目前冲击地压防治手段不能满足现场需要。目前冲击地压防治手段不能满足现场需要。特别是卸压治理措施不完备，卸压效果不彻底；监测预报无法实现定量监测预报，预报准确率普遍较低。体会之三：体会之三：在目前的防治技术条件下，冲击地压在目前的防治技术条件下，冲击地压危险一旦形成，很难彻底消除。危险一旦形成，很难彻底消除。因此需要在矿井开采部署、巷道布置、支护技术、开采方法上超前考虑，防止产生集中应力。在冲击地压危险区，生产组织要以满足防冲要求为前提。体会之四：体会之四：要实现均衡开采。要实现均衡开采。降低矿井开采强度，防止采掘相互影响。体会体会体会体会体会之五：体会之五：要持之以恒地严格落实现场的防冲措施。要持之以恒地严格落实现场的防冲措施。根据矿井实际不断研究制定针对性的防治与个体防护措施，力争做到有危险不冲击、有冲击不破坏、有破坏不伤人。体会之六：体会之六：开展不间断地防冲研究，探讨有效的防冲开展不间断地防冲研究，探讨有效的防冲措施。措施。要与科研单位持续合作研究、现场专业技术人员定期分析研究、研制或引进卸压监测设备等。汇报完毕，敬请指正!谢 谢!